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《中南大学》 2012年
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工业纯钛的形变孪生和退火再结晶行为研究

李旭  
【摘要】:采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),电子背散射衍射(EBSD)等测试手段和分析方法,研究了工业纯钛的形变孪生和退火再结晶行为,通过本文研究得到以下结论: (1)工业纯钛经历中低等冷轧和拉伸形变后产生的孪晶主要是:一次压缩孪晶{1122}1123、二次拉伸孪晶{1012}1011、二次拉伸孪晶{1121}1126。随着变形量的增加,理想的孪晶-母体取向关系逐渐被破坏,小角晶界增多,大角晶界减少。为了协调孪晶形成后的后续外加变形,孪晶和母体以滑移为主要变形方式。在经历大的变形量后,孪晶周围发生了显著的动态再结晶。由于大值斯密特因子容易促使外加应力引发孪生,孪生母体中产生了大量孪晶。一次压缩孪晶和二次拉伸孪晶都对孪生母体具有强的取向依赖性。 (2)初次再结晶大致分为两个阶段:第一阶段为500℃退火的前60分钟左右,材料体积的80%迅速完成再结晶,而材料体积的20%,主要是“白晶粒”,抵抗再结晶;第二阶段为退火60-360分钟,该阶段白晶粒以非常慢的速度发生再结晶。整个再结晶过程,约25%的材料发生了取向变化的再结晶。形变过程中很多发生了非常重要的孪生激活的晶粒,在退火过程中发生形核再结晶。材料体积的大部分(约75%)发生了没有取向改变的再结晶,也就是原位再结晶。在第二阶段,形变阶段留下的白晶粒,具有非常均匀的位错分布,发生了原位再结晶。 (3)晶粒长大过程的前期,织构变化非常显著,尺寸因素以及取向和晶粒尺寸之间的关系对织构影响很大。随着晶粒的长大和退火时间的延长,织构变化越来越缓慢。抵消机理是这个过程中的主要机理,具有特定取向的晶粒通过消耗周边晶粒而获得长大,同时在材料中的其他位置,发生与这种情况相反的晶粒长大。取向减弱的晶粒是那些初次再结晶后尺寸较小的晶粒,它们同增强取向之间的取向差角大于30°,有能够快速移动的晶界,因此极易被吞并。 (4)工业纯钛在600℃、700℃氧化比较平缓,没有脱落现象,而在800℃时,氧化迅速且脱落严重。随着氧化温度的升高和氧化时间的延长,多面体状氧化物颗粒迅速长大,整个硬化层的主要物相为TiO2、Ti2O、Ti3O、Ti6O等低价钛的氧化物。热氧化过程是氧通过气相/氧化膜及氧化膜/金属基体的渗透过程,氧通过氧化膜中的微观或者宏观的裂纹和空隙传输是其主要的氧化机制,渗氧层的形成与氧的扩散和氧化膜的分解密切相关。氧化膜随着氧化行为的加剧和自身的分解,其层数、内应力、致密度以及晶格发生变化而导致分层现象。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TG146.23

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